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Luisa AchaerandioBorja TosarFrancis VillatoroHéctor SocasMaría Ribesmemoria cuántica 3000 qubitscoherencia dos horas qubitsátomos atrapados trampa cuánticapérdidas altísimas sistemas cuánticosFrancis VillatoroNatureRubidio 87LurkinZiratZellerEstados Unidosaño 2000Premio NobelPGCHannah MansnerManuel EndresCesio 133Nature MaterialsBose-Einstein4 de septiembre
Átomos atrapados trampa cuántica
Con
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Francis Villatoro describe un avance significativo en la tecnología cuántica: un sistema de memoria cuántica basado en 3.000 átomos atrapados, capaz de mantener la coherencia durante dos horas sin realizar operaciones.
…porque ahora mismo se está citando muchísimo y Nature quiere coger todas esas citas cuanto antes y acumular más citas, y se ha logrado algo sorprendente. Además, el sistema es fascinante cuando lo ves en vídeo: un dibujo por ordenador no es real cuando lo ves, se supone que las imágenes están basadas en datos de verdad pero todo simulado. Se ha logrado un sistema de 3.000 qubits que se ha mantenido coherente durante dos horas. ¡Dos horas! Es decir, no se ha hecho ninguna operación cuántica, no se ha operado con los qubits; no es un ordenador cuántico, es lo que llaman una memoria cuántica o, si quieres, un registro cuántico. Son esos 3.000 qubits y es un mecanismo curioso, claro, para poder mantener durante tanto tiempo; fíjate, tienes que tener del orden de 3.000 átomos atrapados en una trampa. En realidad, las pérdidas son altísimas y tienes que trabajar con muchísimos más; estamos hablando de un sistema en el que Aquí se está trabajando en este artículo concreto con átomos de Rubidio 87, es una matriz de 36 por 90, es decir, de 3.240 átomos y hay una distribución estadística de los sitios que están ocupados. Se estima que el pico de la distribución está alrededor de…
Significado #1 · Palabras #5
Francis Villatoro explica una alternativa a los iones para crear ordenadores cuánticos: el uso de átomos neutros en lugar de iones, destacando la necesidad de utilizar 'pinzas ópticas' para atraparlos debido a su falta de carga.
Habla: Francis VillatoroSignificado #6 · Palabras #10átomos neutros ordenadores cuánticospinzas ópticas átomos neutrospotencial efectivo óptico lurkinpinzas ópticas para átomos neutrospotenciales huevera con haces láserinterferencia de haces para ordenadores cuánticosátomos neutros atrapados en potenciales…tienen carga positiva; se pueden atrapar en campos magnéticos, atrapar los iones y después buscar operaciones cuánticas aplicadas a parejitas de esos iones y conseguir que funcionen como un ordenador cuántico. Pero en el año 2000, en un artículo cuyo primer Autor es Lurkin, un ruso emigrado en Estados Unidos, pero que también firman Zirat y Zeller, se propone la idea de usar átomos neutros, no iones. Usar átomos neutros, claro, ya no los puedes atrapar en un campo magnético, porque son neutros, no tienen carga; los tienes que atrapar utilizando lo que se llaman pinzas ópticas. Creas un potencial efectivo óptico que tiene Como pocitos de potencial en forma de matriz, haces una compasión de interferencia entre haces. Los haces de luz de un láser son cosas que oscilan. Tienes unas oscilaciones, transversalmente pones otras oscilaciones y generas pues como unos potenciales en forma de huevera, donde compramos en el supermercado los huevos, ¿no? Entonces eso es una pequeña, son cantidades de energía muy pequeñas, el fondo del potencial y ahí puedes colocar átomos neutros y los tienes atrapados y operas sobre ellos. Esto cuando se propuso en el año 2000 era una cosa que parecía ciencia ficción. parecía prácticamente imposible que se lograra. Pero claro, en 20 años ha habido avances realmente increíbles y alrededor de la época de la pandemia, alrededor del año 2020, ha habido de repente una enorme cantidad de avances en ese tipo de tecnología que…
Francis Villatoro describe un avance significativo en la tecnología cuántica: un sistema de memoria cuántica basado en 3.000 átomos atrapados, capaz de mantener la coherencia durante dos horas sin realizar operaciones.
Habla: Francis VillatoroSignificado #1 · Palabras #5memoria cuántica 3000 qubitscoherencia dos horas qubitsátomos atrapados trampa cuánticapérdidas altísimas sistemas cuánticos…porque ahora mismo se está citando muchísimo y Nature quiere coger todas esas citas cuanto antes y acumular más citas, y se ha logrado algo sorprendente. Además, el sistema es fascinante cuando lo ves en vídeo: un dibujo por ordenador no es real cuando lo ves, se supone que las imágenes están basadas en datos de verdad pero todo simulado. Se ha logrado un sistema de 3.000 qubits que se ha mantenido coherente durante dos horas. ¡Dos horas! Es decir, no se ha hecho ninguna operación cuántica, no se ha operado con los qubits; no es un ordenador cuántico, es lo que llaman una memoria cuántica o, si quieres, un registro cuántico. Son esos 3.000 qubits y es un mecanismo curioso, claro, para poder mantener durante tanto tiempo; fíjate, tienes que tener del orden de 3.000 átomos atrapados en una trampa. En realidad, las pérdidas son altísimas y tienes que trabajar con muchísimos más; estamos hablando de un sistema en el que Aquí se está trabajando en este artículo concreto con átomos de Rubidio 87, es una matriz de 36 por 90, es decir, de 3.240 átomos y hay una distribución estadística de los sitios que están ocupados. Se estima que el pico de la distribución está alrededor de…
Francis Villatoro explica la necesidad de reponer continuamente los átomos en un sistema experimental de memoria cuántica, debido a la pérdida constante de átomos y su coherencia.
Habla: Francis VillatoroSignificado #3 · Palabras #3átomos pierden coherenciasistema experimental de memoria cuánticainyectando nuevos átomospérdida constante de átomos…estadística de los sitios que están ocupados. Se estima que el pico de la distribución está alrededor de los 3.000 átomos; todo eso está trabajado a temperaturas criogénicas de microkelvin, son temperaturas muy bajas, muy cerca del cero absoluto y lo que tiene es un sistema muy curioso claro tú atrapas 3000 átomos y rápidamente algunos de ellos se pierden de la trampa y otros se vuelven pierden coherencia y dejan de ser estar en superposición con el resto entonces tú tienes que tener un mecanismo que esté inyectado inyectando nuevos átomos. Estás constantemente inyectando nuevos átomos. Entonces tú tienes un mecanismo que te trae esos átomos A partir de un repositorio que pasa a una zona intermedia de preparación en la que pones esos átomos en un estado cuántico inicial y ahora los inyectas a la memoria, en la que estás constantemente metiendo átomos. Esto es a un ritmo de muchas veces por…
Francis Villatoro responde a una pregunta sobre el funcionamiento de las trampas utilizadas para mantener átomos atrapados en su sitio, explicando que se trata de una trampa global formada por ondas electromagnéticas.
Habla: Francis VillatoroSignificado #7 · Palabras #2matriz circular para atrapar átomosenfriamiento pgc para mantener átomos12000 átomos en la matrizcoherencia cuántica inferior al segundoátomos atrapados a temperaturas criogénicas6000 átomos neutros atrapadospublicación en nature tecnología cuánticatrampa global de átomos villatoroondas electromagnéticas para trampasmatriz de ondas francis villatorotrampas de átomos con ondas electromagnéticasniveles electrónicos electrón voltioprofundidad nano electrón voltioestructura tipo cartón de huevotrampa óptica para átomosenfriamiento de átomos atrapadosfrancis villatoro y trampas ópticas…pasada no hubiera podido hablar de este artículo, tiene que haber hablado solo del otro. Ahora puedo hablar de los dos es un artículo que el primer autor es Hannah Mansner, una mujer, el último artículo es Manuel Endres y es un artículo muy interesante. ¿Por qué construyen como una matriz en forma circular en la que caben unos 12.000 átomos, 11.998? Y lo que hacen es atrapar en esa matriz átomos; atrapan en promedio son distribuciones estadísticas, cada experimento que haces atrapas una cantidad o atrapas otra, del orden de 100.100 y con unas operaciones de medida que se llaman procesos de enfriamiento PGC, que es una técnica que te permite mantener los átomos bien atrapaditos ahí, bien enfriaditos ahí. El equipo funciona a temperatura ambiente, pero los átomos están atrapados a temperaturas criogénicas. Pues consiguen que lo que tendría que ser una coherencia muy pequeña, inferior al segundo, se mantenga durante 12 segundos y medio. O sea que es un gran hito porque esto va a mejorar mucho; o sea, esto se acaba de publicar en Nature. En un par de años, esto van a conseguir garantizar que la mayoría de los átomos se mantengan y van a subir a escalas mucho más altas. Ellos han conseguido la coherencia durante 12 segundos y medio, pero han conseguido mantener esos 6.000 átomos neutros atrapados sin que escapen durante 23 minutos. Está muy bien tenerlos atrapados; ahora hay que garantizar que la coherencia se mantenga, no esos 12 segundos, sino unos cuantos minutos, no sé si 23. Una pregunta Francis, ¿estas trampas que mantienen a los átomos ahí en su sitio, cómo funcionan? ¿Es una trampa para cada átomo o es una trampa global que los mantiene a todos? Es una trampa global, o sea, tú utilizas, digamos, imaginaros ondas electromagnéticas que son ondas, y tú pones una onda y pones otra onda, otra onda transversal, adecuada, y entonces formas como una matriz. Cuando haces la interferencia, una ondula, la otra ondula y al final te da con una especie de estructura tipo huevera: cartón de huevo, exacto; y los átomos caen en los huecos de eso. La profundidad de estas trampas es muy pequeña, recordemos que los niveles electrónicos son del orden del electrón voltio, estas trampas tienen una profundidad del orden del nano electrón voltio; son nueve órdenes de magnitud por debajo de la energía típica de las transiciones electrónicas, es lo que es la profundidad en la que se atrapa el átomo, entonces el átomo está ahí como atrapadillo pero es un huevo que se te escapa; lo que pasa es que claro, por eso duran poco tiempo. pero hay técnicas de enfriamiento el átomo está ahí atrapadillo, una trampa tan pequeña y está casi que se quiere salir y cuando se va a salir resulta que lo vuelve a reenfriar. ¡Uy! Me han vuelto a reenfriar, ¡uy! me relajo un poquito, estaba yo moviéndome un poquito más. De la cuenta por temas térmicos me relajo un poquito y me sigo quedando aquí en mi huequecillo, ¿no? Por supuesto muchos escapan, ¿no? Entonces es un avance también muy interesante porque, claro, se ha publicado en muchos sitios: 6100 cubics en estado…
Francis Villatoro explica que la tecnología para atrapar átomos, utilizando tubos metálicos y láseres que interfieren, ha avanzado de manera inesperada.
Habla: Francis VillatoroSignificado #13atrapa átomos con tubos metálicosláseres interfieren en temperaturas criogénicastecnología inesperada atrapa átomosprogresión de tecnología para átomos…más adelante. Pero son resultados realmente espectaculares. Que lo que yo quiero que quede claro a los oyentes: más allá de los detalles, que aquí hay mucha tecnología óptica. Y si tú miras esto, pues un ordenador es el clásico sistema de atrapar átomos, ¿no? Son como unos tubos así metálicos, no sé qué, con unos láseres que entran y interfieren y en cierto momento ahí es donde se atrapan a temperaturas criogénicas esos átomos. Lo que yo quisiera destacar es esto: que esta es una tecnología que no se pensaba que fuera a progresar. Tan rápido y que en dos años el artículo que se acaba de publicar, el de los 6100, se ha publicado el 24 de septiembre con más de 170 citas. El día que se publica el artículo ya tiene 170 citas porque el preprint era anterior y porque hay miles de personas…
Francis Villatoro plantea una pregunta sobre la posible concesión del Premio Nobel a investigadores de átomos atrapados, cuestionando por qué no se habría otorgado antes a los teóricos de la computación cuántica.
Significado #19 · Palabras #13átomos atrapados y premio nobelteoría de computación cuántica nobelqubits y logros tecnológicosdesarrollo teórico en computación cuántica…hace mi vecino, y lo que hace no sé quién, lo que hablamos todos los días en la cafetería, lo que hemos visto todos en las noticias de prensa. Por eso yo pienso que este año es una gran oportunidad para que Firas se lleve el Nobel. A ver, ¿hago una pregunta? Sin desmerecer, no solamente la... Los logros tecnológicos que puede haber en todo esto, sino también las ideas acerca de cómo hacerlo tecnológicamente, ¿no? Porque una cosa es trabajar en qubits y otra cosa es decir, che, puedo atrapar átomos y hacerlo ¿Cómo podría ser posible que se diera el Nobel a estos resultados sin que se hayan dado el Nobel a los teóricos que estudiaron la computación cuántica antes, digo? Porque es mucho más importante el desarrollo teórico en este campo Claro, es que lo que estoy diciendo es que Los padres de esta tecnología, que son Sirac, Soler y Lurkin, son los teóricos que produjeron esto en el año 2000. Claro, pero ¿cuántos premios no le hubo a la computación cuántica como desarrollo teórico? Aquellos que lo hicieron posible a principios de la…
Se discuten los diferentes tipos de ejemplos de cristales de tiempo, incluyendo simulaciones en computadoras cuánticas y sistemas con átomos atrapados.
Palabras #20simulaciones computadoras cuánticassistemas con átomos atrapadoscondensados bose einstein cristales tiempoejemplos experimentales cristales tiempo…Después otra gente dijo: no, en realidad estoy de acuerdo con vos; se puede incluso en el continuo. Hubo un montón de idas y vueltas acerca de esto, pero entre 2003 y 2012 y 2016 la cosa se aclaró un poco y se empezaron a encontrar los primeros ejemplos. Cuando decimos ejemplos de cristales de tiempo, tenemos que entender que algunos ejemplos son numéricos, algunos ejemplos se hacen experimentalmente y otros son simulaciones y son de diferentes tipos; uno puede encontrar simulaciones en computadoras cuánticas, otros sistemas con guiones atrapados. Hay otros sistemas que se pueden hacer en condensados de Bose-Einstein, pero se han empezado a encontrar diferentes ejemplos de cristales de tiempo experimentalmente o algunas realizaciones numéricas. Este trabajo de Nature Materials, de 4 de septiembre, de Sao y Smalik, que luego fue el 15 de septiembre en la revista Nature, reseñado por Gimney, por Elizabeth Gimney, es un trabajo que consideran un sistema físico que ya se conocía, pero que no se había pensado, no se había puesto en estos términos: en términos…